Câu hỏi trắc nghiệm môn toán 12 bài toán thực tế mặt nón mặt TRỤ mặt cầu file word có lời giải chi tiết

Người ta đặt được vào một hình nón hai khối cầu có bán kính lần lượt là a và 2a sao cho các khối cầu đều tiếp xúc với mặt xung quanh của hình nón, hai khối cầu tiếp xúc với nhau và khối

Trang 1

BÀI TOÁN VẬN DỤNG

VỀ KHỐI NÓN – KHỐI TRỤ - KHỐI CẦU

BÀI TOÁN VẬN DỤNG

VỀ KHỐI NÓN – KHỐI TRỤ - KHỐI CẦU

 Dạng 129 Bài toán vận dụng về khối nón

Câu 01 Người ta đặt được vào một hình nón hai khối cầu có bán kính lần lượt là a và

2a sao cho các khối cầu đều tiếp xúc với mặt xung quanh của hình nón, hai khối cầu

tiếp xúc với nhau và khối cầu lớn tiếp xúc với đáy của hình nón Tính bán kính đáy r

của hình nón đã cho

A 8

3

 a

r B r 2a C r2 2a D 4

3

 a

Lời giải tham khảo

Giả sử thiết diện qua trục của hình nón là ABC với A là đỉnh nón, BC là đường kính đáy nón H là tâm đáy O O1, 2 lần lượt là tâm của mặt cầu lớn và nhỏ, D D lần1, 2 lượt là tiếp điểm của AC với  O và 1 O Cần tính2 rHC

Vì O D //1 1 O D và 2 2 O D1 1 2O D nên 2 2 O là trung2 điểm

1  1 2 1 2 2.3 6

1 1 2 ,  1  1 8

O D a AH AO O H a

1  1  1 1 4 2

1 1

AO D ∽  O D1 1 AD1   2 2

CH AH

Câu 02 Một vật N có dạng hình nón có chiều cao bằng 40 cm Người ta cắt vật 1 N1

bằng một mặt cắt song song với mặt đáy của nó để được một hình nón nhỏ N có thể2

H

O2

O1

C

A

B

D1 D2

Trang 2

tích bằng 1

8 thể tích N Tính chiều cao 1 h của hình nón N 2

A h5cm B h10cm C h20 cm D h40 cm

Gọi V1, V lần lượt là thể tích của 2 N1 và N2 và r r lần lượt là bán 1, 2

kính đáy của N1, N ta có: 2

2

2 2

1

.40 3

r h

r



Mặt khác ta có: 2

1 40

r h r

Do đó ta có:

3

20

 

     

 

Câu 03 Một bình đựng nước dạng hình nón (không có đáy), đựng đầy nước Biết rằng

chiều cao của bình gấp 3 lần bán kính đáy của nó Người ta thả vào đó một khối trụ và

đo được thể tích nước tràn ra ngoài là 16 ( 3)

9 dm



Biết rằng một mặt của khối trụ nằm trên mặt đáy của nón (như hình dưới) và khối trụ có chiều cao bằng đường kính đáy

của hình nón Tính diện tích xung quanh S của bình nước xq

( ) 2



xq

S  dm B S xq 4 10(dm3)

C S xq 4 ( dm3) D 4 ( 3)

2



xq

S  dm

Trang 3

- Gọi bán kính đáy hình nón là R, chiều cao h

Ta có h3R

- Chiều cao của khối trụ là h1 2R , bán kính đáy là r

- Trong tam giác OHA có H A' '/ /HA

 r H A OH   R

r

- Thể tích khối trụ là

3 2

1

2

V r h   R

- Diện tích xung quanh S của bình nước xq

4 10

xq

S Rl 

H'

A

O

H

A'

Câu 04 Khi sản xuất hộp mì tôm, các nhà sản xuất luôn để một khoảng trống ở dưới

đáy hộp để nước chảy xuống dưới và ngấm vào vắt mì, giúp mì chín Hình vẽ dưới mô

tả cấu trúc của một hộp mình tôm (hình vẽ chỉ mang tính chất minh họa) Vắt mì tôm có

hình một khối trụ, hộp mì tôm có dạng hình nón cụt được cắt ra bởi hình nón có chiều

Trang 4

cao 9cm và bán kính đáy 6 cm Nhà sản xuất đang tìm cách để sao cho vắt mì tôm có thể

tích lớn nhất trong hộp với mục địch thu hút khách hàng Tìm thể tích lớn nhất đó?

A V 36 B V 54 C V 48 D 81

2



V 

Đây thực chất là bài toán khối trụ nội tiếp khối nón, ta có kí hiệu các kích thước như sau:

Ta có thể tích vắt mì tôm được tính bằng V B h r h2 Đây là ứng dụng của bài toán tìm GTLN, GTNN trên một khoảng (đoạn) xác định:

Ta sẽ đưa thể tích về hàm số một biến theo h hoặc r Trước tiên ta cần đi tìm mối liên hệ giữa h và r. Nhìn vào hình vẽ ta thấy các mối quan hệ vuông góc và song song, dùng định lí Thales ta sẽ có: 6 18 3

h



V f r r  r với 0 r 6

4 2

 





r

Khi đó ta không cần phải vẽ BBT ta cũng có thể suy ra được với r 4 thì V đạt GTLN, khi

đó V 48 

Câu 05 Hoàn có một tấm bìa hình tròn như hình vẽ, Hoàn muốn biến hình tròn đó

thành một hình cái phễu hình nón Khi đó Hoàn phải cắt bỏ hình quạt tròn AOB rồi

dán hai bán kính OA và OB lại với nhau (diện tích chỗ dán nhỏ không đáng kể) Gọi x

là góc ở tâm hình quạt tròn dùng làm phễu Tìm x để thể tích phễu lớn nhất.

Trang 5

A 2 6

3



3



2



4



x 

;

2

AB

Rx

l Rx r



Để V lớn nhất thì 2 8 2 2 2 2 6

3

Câu 06 Cho hình nón tròn xoay có đỉnh S và đáy là đường tròn C O R với ; 

 0 ,

R a a SO2 ,a OSO thỏa mãn OO x 0x2a mặt phẳng ,   vuông

góc với SO tại O cắt hình nón tròn xoay theo giao tuyến là đường tròn  C Tìm x để

thể tích khối nón đỉnh O đáy là đường tròn  C đạt giá trị lớn nhất.

A

2

a

3

a

3

 a

Theo Định lý Ta-lét 2

2



R a x

R a Suy ra 2 

2

 R 

a

Khi đó thể tích khối nón đỉnh O đáy là đường tròn  C là 

2 2

1



A, B

O

r

h

R O

B A

x

R

Trang 6

Xét f x  x2a x trên  2 0; 2a ta có  f x đạt giá trị lớn nhất khi   2

3

 a x

Câu 07 Giá trị lớn nhất Vmax của thể tích khối nón nội tiếp trong khối cầu có bán kính R

A max 1 3

3



3



V R

max

4 2 9



81



V R

Gọi bán kính đáy của khối nón là a thì 0aR Ta có

1

V a R R a  tt với a (0; 1]

t R

Xét hàm số 2 2

( ) 1 1

f tt t trên 0; 1 sẽ thu được kết quả

Câu 08 Một đĩa tròn bằng thép trắng có bán kính bằng R Người ta phải cắt đĩa theo

một hình quạt, sau đó gấp lại thành hình nón để làm một cái phễu Cung tròn  của

hình quạt bị cắt đi phải bằng bao nhiêu độ để thể tích cái phễu lớn nhất?

A  66o B  294o C  12, 56o D  2, 8o

Gọi x là độ dài đường tròn đáy của cái phễu (bằng chu vi đĩa tròn trừ đi độ dài cung hình quạt bị cắt đi) 2

2

x r r

 (r là bán kính đường tròn đáy hình nón).

Đường sinh của hình nón chính bằng bán kính đĩa là R

Đường cao hình nón:

2

2 4



Khảo sát hàm V ta tìm được V đạt GTLN khi 2 6

3



x  R

Suy ra, độ dài cung hình quạt bị cắt là:

2



R



Trang 7

 Dạng 130 Bài toán vận dụng về khối trụ

Câu 09 Cần phải thiết kế các thùng dạng hình trụ có nắp đậy để đựng nước sạc có dung

tích  3

V cm Hỏi bán kính R của đáy trụ nhận giá trị nào sau đây để tiết kiệm vật liệu

nhất?

A 3

4

 V

R

 B 3 V

R

2

R

2

 V R



Bài toán yêu cầu xác định giá trị của bán kính đáy là R, sao cho S tp nhỏ nhất.

Gọi h là chiều cao của hình trụ, ta có: V R h2

2

tp d xq

Dấu “ ” xảy ra ta có 3

2

 V R



Câu 10 Khi sản xuất vỏ lon sữa bò hình trụ, các nhà thiết kế luôn đặt mục tiêu sao cho

chi phí nguyên liệu làm vỏ lon là ít nhất, tức là diện tích toàn phần của hình trụ là nhỏ

nhất Hỏi muốn thể tích khối trụ đó bằng 2 và diện tích toàn phần phần hình trụ nhỏ

nhất thì bán kính R của đáy gần số nào nhất?

A R0, 5. B R0, 6. C R0, 8. D R0, 7.

Bài toán yêu cầu xác định giá trị của bán kính đáy là R, sao cho S tp nhỏ nhất.

Gọi h là chiều cao của hình trụ, ta có: 2

2R h

2

tp d xq

Dấu “ ” xảy ra ta có 3

3

2

R

 

Câu 11 Một nhà sản xuất cần thiết kế một thùng sơn dạng hình trụ có nắp đậy với dung

Trang 8

tích 10000 cm Biết rằng bán kính của nắp đậy sao cho nhà sản xuất tiết kiệm nguyên3

vật liệu nhất có giá trị là  Hỏi giá trị  gần với giá trị nào nhất dưới đây?

A a11.677. B a11.674. C a11.676. D a11.675.

Ta có:

Để tiết kiệm nguyên liệu nhất thì diện tích toàn phần của hình trụ phải là bé nhất

Diện tích toàn phần của hình trụ là:

d 2

2

2 2

tp xq

R l R

a l a

Thể tích của hình trụ là 10000 cm nên ta có:3

 2

2

10000 10000

R



2

a a



Ta cần tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số y200002 a2

2

20000



a



Câu 12 Trong ngày trung thu, bố bạn Nam

đem về cho bạn Nam một chiếc bánh trung

thu Nam rất vui vẻ vì điều đó, tuy nhiên để

kích thích tinh thần toán học của bạn Nam,

bố bạn Nam đưa ra một bài toán như sau: Giả sử chiếc bánh có hình trụ đứng, đày là

hình tròn đường kính 12 cm , chiều cao 2 cm Bạn Nam phải cắt chiếc bánh thành 3 phần

bằng nhau, cách cắt phải tuân thủ quy tắc Nam chỉ được cắt đúng hai nhát, mặt phẳng

2 nhát dao phải vuông góc với đáy và song song với nhau Như vậy, theo cách cắt thì sẽ

a

Trang 9

có hai miếng giống nhau và một việc khác hình thù, 3 miếng có cùng chung thể tích Hỏi

khoảng cách giữa 2 mặt phẳng nhát cắt gần nhất với giá trị bao nhiêu ?

A 3, 5 cm. B 3 cm. C 3, 2 cm. D 3, 44 cm.

Thực chất bài toàn là chai hình tròn thành 3 phần bằng nhau như hình vẽ:

Vì các miếng bánh có cũng chiều cao nên diện tích đáy của các miếng bánh phải bằng nhau và bằng 1

3 diện tích chiếc bánh ban đầu.

Trong hình vẽ thì ta có OAOB6 và

2

1 2 3

12 3

Đặt AOB  0, thì ta có:

1  OAB  OAB

2



12 18 sin 18

Sử dụng chức năng trên máy tính ta tìm được giá trị

2, 605325675





Khoảng cách 2 nhát dao là cos 2 3,179185015

2

x OA 

Câu 13 Một hình trụ tròn xoay bán kính R1 Trên 2 đường tròn đáy  O và  O lấy’

A và B sao cho AB2và góc giữa AB và trục OO’ bằng 300

SHIFT SOLVE

Trang 10

Xét hai khẳng định:

 I : Khoảng cách giữa O O’ và AB bằng 3

2

 II : Thể tích của khối trụ là V  3

Mệnh đề nào sau đây là đúng?

A Chỉ  I đúng. B Chỉ  II đúng.

C Cả  I và  II đều sai. D Cả  I và  II đều đúng.

Kẻ đường sinh BC thì OO’ // ABC Vì  ABC vuông góc với  OAC

nên kẻ OHAC thì OHABC Vậy  d OO AB ,  OH

ABC BCAB  ACAB 

OAC là tam giác đều, có cạnh bằng 1, nên 3 : 

2



OH I đúng.

2



V  R h nên  II đúng.

Câu 14 Một miếng bìa hình chữ nhật có các kính thước 2a và 4a Uốn cong tấm bìa

theo bề rộng (hình vẽ) để được hình trụ không đáy Ký hiệu V là thể tích của khối trụ

tạo ra Mệnh đề nào sau đây đúng?

A V  4a3 B V  16a3 C

3 4



V a

3

16



V a



30°

C H

R 1

2

O'

O

B

A

Trang 11

Chu vi của đáy bằng 2a2R Ta tính được Ra

 Chiều cao h4a , từ đó ta tính được

3

4



V a



Câu 15 Một người gò một tấm nhôm hình chử nhật có chiều dài 4 m và chiều rộng 2 m

thành một cái thùng hình trụ đặt trên nền nhà để đựng lúa Nếu gò tấm nhôm theo

chiều dài (Trục đứng là chiều rộng) thì số lúa đựng được như thế nào so với tấm nhôm

được gò theo chiều rộng (Trục đứng là chiều dài)?

Gò theo chiều rộng Gò theo chiều dài

A Số lúa đựng được bằng nhau B Số lúa đựng được bằng một nữa.

C Số lúa đựng được gấp hai lần D Số lúa đựng được gấp bốn lần.

Gọi R là bán kinh dường tròn đáy khi gò tấm nhôm theo chiều dài:

42 ,R ta được R2 ,



2

1

.2

 

 

m

Gọi R ' là bán kinh dường tròn đáy khi gò tấm nhôm theo chiều rộng: ta có

1

 

R

 Ta được

2

.4

 

 

m Vậy 1 1 2

2



V V

2 m

4 m

Trang 12

Câu 16 Bé Thảo có một tấm bìa có chiều dài 20cm chiều rộng 1, cm Bé muốn gấp một.

cái hộp nhỏ xinh để bỏ kẹp tóc vào hộp đó tặng quà cho mẹ ngày 20 tháng 10 Anh

Phương đã chỉ cho bé hai cách gấp hộp

Cách thứ nhất: là bé cuốn tấm bìa thành một cái hộp hình trụ không có 2 đáy

có thể tích V1

Cách thứ hai: là bé gập tấm bìa một hình hộp chữ nhật có thể tích V có các2

kích thước như hình vẽ Hãy tìm tỉ số thể tích của 2 hộp để biết được gấp theo

cách nào sẽ có thể tích lớn hơn

A 1

2

4



V

V  B 1

2 4



V

2

1 4



V

1 2 4



V

Chiều dài của tấm bìa là 20 cm tức là chu vi đáy hộp hình trụ và đáp hộp hình hộp là 20 cm.

Do 2 khối có cùng chiều cao nên tỉ số thể tích sẽ tính theo tỉ số diện tích đáy của hai hình

Để tính được diện tích hình tròn đáy của khối hộp hình trụ, ta phải đi tìm bán kính đáy Theo

giả thiết chu vi cho là 202  R R10

 Khi đó S1 R2 .1002 100



 Diện tích đáy của hình hộp S2 5.525

Khi đó 1

2

; 25

V

Câu 17 Người ta xếp 7 viên bi có cùng bán kính r vào một cái lọ hình trụ sao cho tất cả

các viên bi đều tiếp xúc với đáy, viên bi nằm chính giữa tiếp xúc với 6 viên bi xung

quanh và mỗi viên bi xung quanh đều tiếp xúc với các đường sinh của lọ hình trụ Tính

diện tích đáy của cái lọ hình trụ

A 16 r 2 B 18 r 2 C 9 r 2. D 36 r 2

Trang 13

Theo giả thiết ta có bán kính của đường tròn đáy R3r

 Diện tích đáy hình trụ: SR2 9r2

Câu 18 Từ 37, 26 cm thủy tinh Người ta làm một chiếc cốc hình trụ có đường kính3

8 cm với đáy cốc dày 1, 5 cm , thành xung quanh cốc dày 0, 2 cm Tính chiều cao của

chiếc cốc

A. 10cm. B 8 cm C 15 cm D 12 cm

Thể tích đáy là V .16.1, 524cm3

Phần thủy tinh làm thành cốc là: 37, 26cm3  24cm3 13, 26cm3

Gọi chiều cao của thành cốc không kể đáy là x ta có

 2

13, 26

8, 5

16 3, 8



x

Vậy chiều cao của cốc là: 8, 5 1, 5 10  cm.

Câu 19 Người ta cần đổ một ống bi thoát nước hình trụ với chiều cao 200cm và độ dày

của thành bi là 10 cm và đường kính của bi là 60 cm Tính lượng bê tông cần phải đổ của

bi đó là

A 0,1 m 3 B 0,18 m 3 C 0,14 m 3 D V m3

Lượng bê tông cần đổ là: h R( 2  r2).200 30 2  202 .100000cm3 0,1m3.

Câu 20 Một đội xây dựng cần hoàn thiện một hệ thống cột tròn của một cửa hàng kinh

doanh gồm 17 chiếc Trước khi hoàn thiện mỗi chiếc cột là một khối bê tông cốt thép

hình lặng tự luc giác đều có cạnh 14 cm; sau khi hoàn thiện (bằng cách trát thêm vữa

tổng hợp vào xung quanh) mỗi cột là một khối trụ có đường kính đáy bằng 30 cm Biết

chiều cao của mỗi cột trước và sau khi hoàn thiện là 390 cm Tính lượng vữa hỗn hợp

cần dùng (tính theo đơn vị m3, làm tròn đến 1 chữ số thập phân sau dấu phẩy)

A 1, 3 m 3 B 2, 0 m 3 C 1, 2 m 3 D 1, 9 m 3

Trang 14

Với cột bê tông hình lăng trụ: Đáy của mỗi cột là hình lục giác đều có diện tích bằng 6 tam giác đều cạnh 14 cm, mỗi tam giác có diện tích là 142 3 3

4 cm Với cột bê tông đã trái vữa hình trụ: Đáy của mỗi cột là hình tròn bán kính 15 cm nên có diện tích là 2  2

15  cm

Số lượng vữa cần trát thêm vào tất cả 17 cột, mỗi cột cao 290 cm là:

2

17.390 15 6 1, 31.10 1, 31

4



 Dạng 131 Bài toán vận dụng về khối cầu

Câu 21 Khi thiết kế vỏ lon sữa bò hình trụ các nhà thiết kế luôn đặt mục tiêu sao cho chi

phí làm vỏ lon là nhỏ nhất Muốn thể tích khối trụ đó bằng V mà diện tích toàn phần

của hình trụ nhỏ nhất thì bán kính R của đường tròn đáy khối trụ bằng bao nhiêu?

A 3

2

V

2

V



Ta có : 2 2 ;

h

V R h

R



tp

V

Rh R

R

Xét hàm:   2 2

2

 V 

x 

Ta có f x đạt Min khi   3

2

 V x



Câu 22 Cho hình lăng trụ tam giác đều có chín cạnh đều bằng a. Tính thể tích V của

khối cầu ngoại tiếp hình lăng trụ

A

3

54

 a

3

54

 a

3

54

 a

3

18

 a

Trang 15

Ta có

2 2

21

 

     

   

3 3

V R 

Câu 23 Cho hình chóp S ABC có SAa 2, ABa A, Ca 3 , SA vuông góc với đáy

và đường trung tuyến AM của tam giác ABC bằng 7

2

a

Gọi  S là mặt cầu ngoại tiếp

hình chóp S ABC Tính thể tích V của khối cầu tạo bởi mặt cầu  S

A V  6a3 B V 2 2a3 C V 2 3a3 D V 2 6a3

Từ công thức tính độ dài trung tuyến ta suy ra được: Ba

2 3 4

 S ABC  a

Gọi r là bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC ta có: . .

4

ABC

BA AC BC

S

Gọi R là bán kính của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp SABC ta có:

2

2 3

 

 

SA

 Thể tích khối cầu: 3

6



V  a

Câu 24 Gọi S là diện tích toàn phần của hình hộp chữ nhật (tổng diện tích các mặt ), 1 S2

là diện tích của mặt cầu ngoại tiếp hình hộp chữ nhật đó Tính giá trị nhỏ nhất của tỷ số

2

1

S

S .

A 1

3



4



Hướng dẫn: Gọi các kích thước của hình hộp chữ nhất là a b c, , Bán kính của mặt cầu ngoại

tiếp hình hộp chữ nhật là

2 2 2

2

 a b c R

1  2   , 2   

S ab bc ca S a b c Ta có 2

1 2

S S



Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	1,12 MB